组网设备

组网设备（精选4篇）

组网设备 篇1

前言

在当前社会中, 电信本地光传输网络除了要支持传统的语音业务之外, 还需要支持IP业务、4G业务等网络服务。对于不同需求的客户, 要提供不同的服务。因此, 根据当前市场的发展需求, 结合相关技术的发展趋势, 需要建立一个开放式、可扩展、多业务、大容量的本地光传输设备网络。这样才能满足日益增长的市场需求, 同时为将来新业务的发展打下基础。

一、电信本地光传输网的演进方向

当前的传输网按照不同的物理拓扑可以分为网孔形、环形、树形、星形、线形等几个类别, 其中比较常用的是环形、星形、线形等集中类型。而环形由于其生存性极高, 因此在本地传送网当中, 起着不可替代的作用。此后, 随着ASON智能网络的出现, 对于网络生存型提出了更高的要求, 因此, 网孔形的网状网拓扑网络开始得到广泛的应用。在该网络当中, 各个节点之间普遍都能进行直接连接, 任何节点之间都存在多条联通路径。所以, 网孔形网络的可靠性和稳定性极高, 基本不会受到节点瓶颈或失效等问题的影响。在最初的发展中, 网孔形网络是由环形网络或其它拓扑结构发展和演进而产生的, 属于一种非完全的MESH网络。其中, 并不是所有的网络节点都能进行直接连接, 有一些节点也需要利用其他节点进行转接, 而它的进一步演进则需要更大的市场需求和光缆技术资源作为支持和动力。

二、电信本地光传输设备组网的规划思路

2.1 核心层

在本地传输网当中, 核心层的任务是进行核心节点之间业务的传送。在本地传输网中, 核心层位于最顶层, 要求节点重要性高、传输容量大。因此, 应当确保核心层网络具有良好的安全性和可靠性、便利的维护性和管理性、以及清晰的网络结构等性质, 这样才能够完成大容量业务的调度工作。核心层节点通常在移动交换中心、互联互通中心、长途光口局、数据交换中心等中心节点, 因此对于电路要求较高[1]。

2.2汇聚层

汇聚层在核心层和与接入层之间, 它的任务是整合上层的业务, 然后传送到核心层。在汇聚层中, 要完成业务的汇聚、调度、传送等工作, 它能够对核心层设备的处理能力进行拓展和增强, 扩大核心层网络的业务覆盖范围, 极大的缓解了节点从接入层到核心层之间的光缆资源紧张现象。汇聚层要根据业务接入点的具体分部, 选择辐射范围广、发展潜力大、机房条件好的节点, 来进行业务的汇聚。该节点应当具备较强的低于辐射性、安全性、可扩展性等优点。

2.3接入层

接入层通常指的是诸如专线用户、基站等业务接入点, 向核心层或者汇聚层进行业务传输的层面, 由很多接入点共同构成。由于接入层数量较大, 因此对于电路的要求也很高[2]。对于一些孤立的节点来说, 组建环网的成本相对较高, 因此可以采用链型结构来作补充。

三、电信本地光传输设备组网的规划

在进行电信本地光传输设备组网规划的时候, 应当注意将整个本地传输网络都与同一个主时钟进行同步, 同步的始终信号不能形成环路。对于时钟的分配路, 应当尽量采用短链路, 不宜采用过长的链路, 以免影响时钟信号的传输质量。此外, 还应当对主用和备用的BITS系统进行充分的利用。

由于电信本地传输网络的规模比较大, 因此要分别设置两个BITS系统, 以为全网提供主用和备用的时钟源[3]。通过两个系统, 核心层节点进行线路时钟源的提取, 实现系统同步。汇聚层节点的设备提取是在核心层输出设备的外同步时钟输出端子, 系统同步的实现方式为线路同步。接入层节点设备的提取则是在汇聚层站点的外同步时钟输出端子, 系统同步的实现方式也为线路同步。

四、结论

在现代化的通信领域当中, 电信本地光传输是一项十分先进、高效的传输技术, 具有传输速度快、传输量大、信号传输稳定等优点。而随着社会的不断发展, 信息量越来越大, 对于电信传输网络的要求也越来越高。

因此, 为了能够进一步提高电信网络的传输效率和传输效果, 就应当根据社会中的实际需求, 结合现有的通信技术, 对电信本地光传输设备进行科学、合理的组网规划, 以使其达到更加完善的程度。

摘要：随着社会和科技的发展, 电信网络在人们工作和生活中的各个领域都正在发挥着越来越重要的作用。因此, 电信网络的传输质量直接关系着人们的生活质量和工作效率。而光传输设备是确保电信网络稳定和畅通的重要保障, 所以要对电信本地光传输设备组网进行科学、细致的规划, 充分考虑到核心层、汇聚层、接入层等各方面的特点, 确保电信本地网络能够正常的发挥作用。

关键词：电信本地,光传输设备,组网规划

参考文献

[1]仇枫.电信本地光传输设备组网规划研究[D].吉林大学, 2013.

[2]肖斌.本地光传输网络规划和优化方法研究及应用[D].西安电子科技大学, 2012.

[3]赵东.本地传输网评估与优化[D].西安电子科技大学, 2014.

组网设备 篇2

而且以太网接口的ADSL一般可支持多种ADSL模式，不仅具有ADSL调制解调器的功能，很多产品还具有先进的路由处理和网关功能，完全不占用计算机系统资源。设置灵活方便，一次设置完成后，开机自动与网络连通，稳定性强，传输速率高。是家庭、小型局域网和SOHO用户最理想的选择。在本文中我们就来介绍一下以太网接口的ADSL硬件组网。

ADSL硬件

一、ADSL产品如何选择分析

以太网接口的ADSL也可分为以太网接口的桥式及以太网接口的路由式的两种ADSLMODEM，它们在共享应用上也各有不同。

从整体性能上来看，一般来讲以太网接口的ADSL设备在硬件性能上要比USB的ADSL产品更为强大，其具有独立的CPU(处理器)，能够脱离电脑处理网络传输工作，所以它不会占用电脑的CPU资源，使用更方便。

而PCI接口的ADSL设备虽然成本较低，但肯定会或多或少的占用电脑CPU的资源，而且需要安装相应的驱动程序才能使用，对于一般的用户相对使用起来比较麻烦。出现故障后，对故障的判断也不如外置式ADSL直观明了，常常需要打开机箱对PCI设备进行拆卸检查，很不方便。

同样的以太网接口ADSL设备也存在两种模式的产品。一种就是单纯性以太网接口的桥式ADSL产品，其成本更低，具备一定的防火墙功能甚至IP过滤功能，但不带有路由功能，一般只能允许一台电脑同时上网，要用这种产品共享上网，一般需要借助于其它路由设备，如目前大众化的宽带路由器或无线宽带路由器等等。

单纯的ADSL

一种就是以太网接口的路由式ADSL产品，这种产品内置了NAT协议及虚拟拨号程序、DHCP服务器，可在ADSL内部就完成拨号及共享等一系列功能。而且这类产品一般还具备简单的防火墙功能，可应付一般的 程序，

这类设备在进行家庭共享时只需加入一款集线器或交换机即可实现。

除此而外，还有种带4-8口交换机的以太网接口的路由式ADSL产品，其在使用时更方便，免除了家庭用户选择集线器或交换机的必要。4以太网口ADSL宽带路由器是一台高性能综合的InternetIP共享设备。包含一个内建的全速率以太网ADSLModem和一个4口10/100Mbps高速以太网交换机。

通过界面友好的Web向导，你可以针对不同的ISP环境(DHCP、PPPoE、静态IP)对4口以太网ADSL宽带路由器进行优化设置，从而使用一条ADSL线路，家庭网络里的所有电脑就能通过一个IP地址(ISP服务器分配的)同时高速接入Internet。这种4口以太网ADSL宽带路由器为SOHO用户和住宅用户提供了安装使用简单且经济的解决方案，还可为局域网用户提供防火墙保护功能。

二、通过集线器共享上网

开启以太网接口的ADSL内的路由(虚拟拨号)功能，然后将ADSLMODEM连接在集线器或交换机上，其它电脑再通过集线器或交换机上网。

①硬件连接

对于家庭用户来说，选择4-8口的国产交换机即可，其价格一般在50-100元左右。

联接方法有两种，一种是用连接ADSLMODEM的网线直接接在集线器的普通RJ-45接口上，这时需用交叉网线。第二种方法是用连接ADSLMODEM的网线直接接在集线器的UP-LINK口上，这时用直通线连接即可。

当然，目前多数主流交换机或ADSL的10/100M自适应RJ45端口都支持端口自动翻转(AutoMDI/MDIX)功能，无需考虑线序问题，大大方便了布线使用，但我们在叙述时还是按标准进行。

然后，可用直通网线把集线器的普通口和需要共享上网电脑的网卡相连，在连接时只需注意如果使用了集线器的UP-LINK接口，那么，集线器的1号普通口一般就不能被同时使用了。

光传输设备环形组网配置实验研究 篇3

1 光传输主要硬件配置

本次光传输环形网配置综合实验中用到的硬件设备主要有SDH光传输设备 (OSN 2000光传输设备一台, 如图1所示;Metro 1000光传输设备两台, 如图2所示) 、C&C08程控交换机一套、联想学生实验电脑、网线和光纤若干。

三套SDH光传输设备通过Ethernet配置端口和以太网业务汇聚交换机相连, 三套SDH光传输设备分别使用不同的IP地址来进行区分。它们的IP地址分别设置为129.9.0.1~129.9.0.3。学生实验操作终端直接通过其网口和以太网交换机相连, 只要将其IP地址设置为与光传输设备在同一网段129.9.0.21~129.9.0.60, 学生实验操作终端就可以直接登陆到三套不同的SDH设备对它们作相应的配置。三台SDH设备网管连接示意图如图3所示。

2 环形网的硬件连接

本次光传输设备环形组网配置, 是将程控实验平台的C&C08程控交换机和光传输实验平台的三台光传输设备互联, 进行SDH光传输设备的环形组网配置研究。将OSN 2000设备命名为SDH1, 设置为网关网元;两台Metro 1000设备分别命名为SDH2和SDH3, 设置为非网关网元。把三台设备按照图4所示连接成环形, 并通过SDH1和SDH3的电口连接C&C08程控交换机, 电话机连接到程控交换机用户框的A32板, 从而可以模拟两地长途通话。

如图5所示三台光传输设备的光口连接选择逆时针为主环, 按照东发西收的原则, 依次从SDH1的SD4板东光口到SDH2的OI4板西光口, 再从SDH2的OI4板东光口到SDH3的OI4板西光口, 最后从SDH3的OI4板东光口到SDH1的SD4板西光口, 从而形成环路。与程控交换机的连接是分别从SDH3的电口板SP1D到程控交换机的ATM中继板, 和从SDH1的PL1板到程控交换机的ATM中继板, 光纤的连接最后在综合配线架上完成, 如图6。

由于实验室实际只有一台程控交换机, 为了模拟两地通话, 最后在配线架上自环连接, 选择同一中继框的两个不同中继板分别与光传输设备连接。最后所有的连接均在综合配线架上完成, 如图7所示。

3 T2000网管软件配置

用T2000网管软件对光传输平台上的三台SDH光传输设备进行业务配置的流程如下图所示。

启动网管客户端软件, 进入登陆界面后, 先删除原来的配置并启动所有硬件板块, 检查硬件是否工作正常, 如果视图中所有板块显示绿色表示正常。

如图9所示硬件正常工作之后, 在软件中进行纤缆连接和公务开销等几项基本配置, 本文仅重点讨论SDH业务配置。

1) 网元NE1配置“双发选收”业务, 首先是“双发”的业务。即支路板朝两个光口发相同业务。接着配置选收的业务, 即正常情况下选收那个方向的业务, 出现问题时选收那个方向的业务。

2) 网元NE2进行业务的穿通配置, 由于设备类型及主机版本关系, 此处的穿通配置一个方向即可, 因为回来的穿通是系统自动生成的。

3) NE3的业务配置, 与NE1业务配置有所不同, 主要体现在并发的业务不需要全部配置, 而是从支路板到光路的业务只需配置一个方向, 到另外一个光口的系统自动产生, 同样选收的业务也是只要配置一个方向的, 另外一个方向的业务系统自动产生。

4 配置验证

登陆程控实验平台, 导入程控脚本设置长途号码 (中继出局字冠+对方电话号码, 如0225550001-0225550001) , 通过程控交换机的配置连接来验证环网络的配置连接是否成功。查询A32单板的相关信息, 选择“维护”-“跟踪”-“持续动态跟踪”, 输入电话号码后“启动跟踪”。在电话机上拨设定区域内一长途电话号码, 在模拟用户界面中将显示跟踪到的正在进行的电话接续的相关信息如图13所示。此时若在ODF配线架上将光传输环形网中的一根光纤断开, 电话仍然可以打通, 同时也验证环网的自愈功能。

5 结论

本文利用现代通信实验中心的相关软硬件设备, 将两个独立实验平台组成一个完整的光纤实验系统, 实现一个综合实验设计并总结了硬件连接方法和软件配置过程。本次环形组网配置研究将理论与实际联系紧密, 打破了以往以验证型实验为主和单独做某项实验的传统限制, 可以使学生对相关理论有更深刻的认识, 而且可以使学生在分析问题、解决问题的能力方面受到训练、得到提高, 这将是未来高校通信实验室的发展趋势。

参考文献

[1]邱劲, 卜志军.光纤通信技术的现状与发展趋势[J].数字技术与应用, 2010 (1) :52-53

[2]CC08数字程控交换系统技术手册[M].华为技术有限公司, 2007.

[3]光传输系统设备手册[M].华为技术有限公司, 2007.

[4]光传输系统业务配置手册[M].华为技术有限公司, 2007.

[5]王辉.光纤通信[M].北京:电子工业出版社, 2009.1

[6]顾生华.光纤通信技术 (第2版) [M].北京:北京邮电大学出版社, 2008:129.

[7]张翠芳.SDH自愈环的二纤单向通道环和二纤双向复用段环[J].电信快报, 2002 (7) :37-39.

组网设备 篇4

用电设备智联网为智能用电侧的设备提供了信息采集、传输、处理、存储的通道,将同一辖区(变电站)管控下的用电设备以智能小区为单元融为一体,这样不仅便于电力企业有针对性地负荷管理,而且在分布式新能源接入的模式下更加容易形成微电网。在现有基础上,采取多种通信技术和网络手段,打破小区内部、小区之间、小区和中压配电网之间的信息孤岛,是用电设备智联网首先应该解决的问题。本文以此为出发点,分析了用电设备智联网的信息需求,针对住宅、商业小区的设备、线路、网络特点,提出了用电设备智联网的组网方式。

1 用电设备智联网的信息需求

1.1 信息的参数指标

在智能电网中,一个集成的、灵活的、互操作性的、安全的,并且能够迎合智能电网中各组成部分的通信需求的双向通信网是至关重要的,通常采用如下参数指标来衡量系统的适用性。

1.1.1 可靠性

这是所有应用首先必须达到的要求,由重传率、误码率两项指标衡量。当然,并不是所有应用都必须满足100%的可靠,对于一些重要应用,如需求响应、先进测量架构、分布式能源控制的可靠性要求最高,而对于信息发布、社区服务等用以提高用户用电体验的应用能够忍受数据传输失败的情况发生,但是也必须保证一定水平的可靠性。

1.1.2 时延

它表示用电设备智联网各部分间数据传输的延时,通常容易受到网络结构、节点数量、通信技术的影响。相比较电网传统应用中的继电保护、配电自动化而言,用电设备智联网的时延要求相对较低,一般可以接受秒级的时延,但是对于紧急情况的应用,如安防报警,其时延级别应为最高。

1.1.3 数据率

它描述数据在用电设备智联网各部分间传输的有多快,通常容易受到通信链路、调制解调技术、外界噪声、使用的频带等条件影响,数据率较低时还会影响到时延指标。对于不同的应用,数据率要求可能不同,一般而言,通信量较大的应用,如先进测量架构和涉及到音视频传输的应用,如安防报警功能,其数据率要求一般较高。但是从优先级的角度考虑,应首先保证数据率的是对时延要求较高的应用,二者具有一致性。

1.1.4 安全性

安全性是用电设备智联网不同于传统电力通信网的特性。并不是从信息重要程度的角度指它的安全性要求提高了多少,而是由于用户侧信息和互联网的接入,使得电力通信专网与外部网络有了物理上的连接。用电设备智联网应该成为智能电网中电力信息安全的第一道防线,阻止恶意信息进入配电一层,保证骨干通信网的专有性。

对于用电设备智联网的每一项应用,上述的参数指标应该成为设计信息流首先考虑的因素,也是各项应用所应达到的最基本要求。表1所示为文(一)中所列举的各项应用的需求指标[1]。

1.2 信息分类与生命周期

将信息分类,是为了更好地描述功能应用,不同种类信息之间的组合,可为不同的功能应用提供信息支持。将用电设备智联网中信息分成四类:

A)家用电器的管理信息,不往电网侧传输但可与外部互联网相连互通;

B)用户的用电信息与台变内电能量信息,经智能控制中心汇聚后上报给电网侧;

C)由电网发布的关于实时电价、停电通知等信息;

D)其他信息,如用户报修响应、小区/管委会信息发布等。

表2列出了各类信息所包含的具体内容,不同的信息分类有着相异的生命周期和通信范围,这样主要是为了在满足智能用电需求的同时,合理分配智联网各层级的信息流量,如图1所示为各类信息的存在范围。为避免给配电通信网增加额外的、与电网运行业务无关的通信开销,只有电能量消耗计量、电能质量相关的数据(B类)才主动定期地上报到智能控制中心,而用户的设备信息或家居状态数据以“请求—响应”的形式进行访问并传输。

2 电力设备智联网的组网方式

组网方式是对信息架构的承载,全域可达的信息流要求通信链路对全域的无缝覆盖、交换设备对全域的路由转发。组网方式包含了以下几个方面:(1)用电设备智联网可采用的通信技术;(2)我国住宅小区的电力线模型及通信拓扑;(3)实际小区环境的用电设备智联网架构。

2.1 用电设备智联网的通信技术

文(一)中指出,用电设备智联网是依赖于电力系统自有通信手段的智能信息化系统,这主要是考虑到技术的成熟度,以及用电设备智联网和电网侧通信网的信息化集成的便捷性。由国家电网信息通信公司公布的当前我国用于本地近程通信的技术如图2所示[2]。窄带PLC和GPRS几乎占有了全部的市场份额,这是由于现今近程通信主要用于自动抄表业务,数据量相对较小,使用窄带PLC技术即可满足需求。另外,由于自动抄表还处于试验阶段,部分地区租用移动运营商较为成熟的GPRS网络,便于快速投入应用。微波技术主要是为了解决偏远地区的通信问题,宽带电力线载波技术由于成本较窄带高,且当前没有大数据量的传输任务,因此市场份额较小。

在用电设备智联网中,信息需求与当前的远程抄表有很大的不同,用电侧的通信量将会急剧增加,除本地近程通信应该更加快速、低时延以外,智联网内部的骨干通信应该选用通信速率更高、吞吐率更大的通信技术。由于租用其他运营商的网络成本较高,且智能电网中信息数据量相对较大,信息安全得不到保证,应开发电力系统自有的潜在通信资源,如宽带PLC、电力光纤等。因此,可以认定电力设备智联网不同层级中,是以窄带PLC技术、宽带PLC和电力光纤为主体,以GPRS、微波技术、现场总线及以太网为补充的异构网络。

2.2 我国住宅小区的电力线模型及配置

由于低压配电网本身具有特定的组网规则,通过能量流的合理分配保证用户的负荷需求,因此,从一定程度上来讲,依据线路电压等级的不同可以确定信息量的大小。例如220 V一般是入室电力线的电压等级,而这正是信息量最小的接入层;相比较而言配电箱进线的三相电压380 V,同时也承载了楼宇内多用户的信息传输任务,相较220 V的信息量呈倍数增长。依据上述分析,研究住宅小区的供配电规则对于确定用电设备智联网的物理覆盖范围、信息聚合与分配、网络拓扑有着较大的帮助。

依据文献[3],住宅小区的10 kV供电系统采用环网方式,220/380 V配电系统根据负荷数量和楼层采用放射式或树干式供电系统。对于高层住宅(多于10层),10/0.4/0.23 kV变压器一般位于底层或地下一层,向高层住宅供电的垂直干线一般采用三相系统,每层设置配电间,出线为单相220 V入户电压,图3所示高层住宅建筑的树状结构;对于多层住宅(6层以下),10/0.4/0.23 kV变压器一般位于户外(可能是多个楼宇公用一个),从一楼配电箱开始呈放射状连接,一般整个楼层统一为220 V电压供电,为负载平衡,将三相均衡分配于不同楼层,如图4所示。从图3、图4中可知,无论何种形式楼层,以家庭智能测控器为终端的楼层电力线配置较为规范和统一,因此,以配电变压器为根节点,以电力线为载体的用电设备智联网中,家庭智能测控器-变压器侧呈放射状或树干式结构,且每个分支的叶节点呈均等分布。

对于用电设备智联网中的用户数量,可通过估算方法获取。在文献[4]中规定了住宅小区中变压器容量要求,一般不宜大于800 kVA,用以控制低压配电网的供电距离,进而保证用户的电能质量。按照文献[5]中居民用电负荷根据不同建筑面积估算法,建筑面积≤120 m2时,均按3 kVA/套计算变压器容量,121～200 m2时按4～5 kVA/套。据此,对于800 kVA的最大容量变压器,其用户数量应为160～266户。

对于如此巨大数量的叶节点,且有着相同的通信诉求,任何一个单一的树状或放射状的通信拓扑都会遇到严重的网络拥塞,因此合理配置用电设备智联网的通信架构就显得尤为重要。

2.3 实际小区环境的用电设备智联网体系架构

严格上讲,用电设备智联网实质是由多个物联网组合构成的三层架构,所谓的多个物联网,是指用电设备智联网的每一层本身又是一个物联网的三层结构。位于底层的物联网其信息处理层又是更高层级物联网的信息接入层,每个物联网的整体功能就是用电设备智联网一层架构的作用,如图5所示。

对于以住宅小区为单位的用电设备智联网,根据信息量和汇聚的需要,我们将其分为三层网络:以家庭智能测控器为核心的家庭智能网络(Home Area Network,HAN)、以楼宇智能控制器为核心的楼宇智能控制网络(Building Area Network,BAN)和智能控制中心为核心的辖区智能网络(Field Area Network,FAN)。

2.3.1 HAN

HAN是用电设备智联网的接入层,负责上行通信(用户-电网)的信息采集与上报,HAN中的设备主要有智能用电器、室内低压配电线及家庭智能测控器。智能用电器包括了所有的用电设备,由于设备之间接入电网的形式、运行的状态不同,对信息化的需求也不尽相同,据此将用电设备分为两种类型:智能用电设备和可管控用电设备。

智能用电设备本身含有通信模块,采用与智联网相兼容的通信规约,将状态信息封装成固定格式发送传输,并能够将接收到的控制信息转换成控制信号对电器执行调控。这种信息控制模式对于电器生产厂家而言并非难事,如国内已有的闪联产业联盟已经开始着手推进家电的信息化功能[6]。这种类型设备的运行状态多样,如空调的模式、温度调节,洗衣机定时及洗衣状态等,包括了表1中A类信息的全部内容。

可管控用电设备本身不含有通信模块,而是安装在具有通信功能的插座、灯架上,只能通过将远程控制信息下达至家庭智能测控器,由测控器转换成控制命令并通过控制智能插座、灯架电流的通断来间接控制设备的启停。一般可管控用电设备的功能较为单一,如日光灯、景观壁灯等,状态信息较少,只有表1中的A类信息的第n个内容。需要指出的是,在普通用电器向智能用电设备过渡的过程中,也可将其看做可管控用电设备,如对于没有通信模块的空调、洗衣机等,虽然无法获知其详尽运行状态,但通过对其接入插座的控制,也可满足基本的启停功能。

作为智联网的底层,HAN本身又是一个三层架构的物联网:室内的各用电设备是物联网的接入层,即通电即联网,将电器信息、运行状态、耗电量参数等信息耦合到室内电力线上;物联网的传输层由室内电力线为通信链路,采用窄带载波技术,图6所示为我国室内家居的典型配电线路,其中阴影部分表示可管控设备接入端,其余的为可调控设备接入端;信息通过配电箱并最终汇聚到家庭智能测控器处,作为该物联网的汇聚层,家庭智能测控器负责信息的收集、室内设备的管控和对外通信的传输。

2.3.2 BAN

楼宇智能网络是用电设备智联网的传输层,其主要功能是负责将家庭智能测控器处的信息准确、无误地传输至楼宇配电箱侧的智能控制器,该部分结构如图3、图4所示。由于需要经过多级供配电设备,融合所有的家庭智能测控器信息,该传输层也通过一个多层的树状、放射状混合拓扑实现。通过在各楼宇侧设置楼宇智能控制器(对多层建筑)或为若干层级设置层级智能控制器(对高层建筑),将传输网分解成多个子网。以各用户处的家庭智能测控器为接入层,负责信息的来源和收集;利用楼宇的配电干线作为传输层的通信链路,通过宽带电力线载波技术将信息汇聚于楼宇智能控制器或层级智能控制器。BAN的重要功能就是将用电设备智联网划分成若干规模相当的子网,各子网内部用户数量相当,用户物理距离彼此相近,有利于网络的流量控制和路由转发时的高效寻址。

2.3.3 FAN

辖区智能网络是用电设备智联网的顶层架构,覆盖楼宇配电箱-变压器的范围,以楼宇智能控制器为接入层,采用通信速率较大的宽带PLC、电力光纤、485总线介质作通信层,与智能控制中心一起构成智联网的决策管理层。智能控制中心是用电设备智联网的核心处理单元,是用电侧与配电网、互联网的接口,汇聚了所辖范围内所有智联网用户的数据。根据数据的不同功能将其进行分类,并依电网数据要求将用户数据归一化为规范格式,通过中压侧电力光纤或配电自动化专用通道,同配变数据一起传送至计量中心或配电子站。除了对电网所需信息的抽取、分类和传输外,智能控制中心负责对所辖范围内局部数据的存储,如表2所示的信息类型中的e、f、j类,供用户侧实时查询;负责将电网公布的信息如g、h类以广播的方式发至每个用户的家庭智能测控器处,供用户掌握实时的电力信息。

2.3.4 互联网接入

虽然用电设备智联网本身具有高速率的信息接入能力,但是考虑到电力网的安全、用户隐私保护等诸多要求,只能通过智能控制中心作网关,实现与互联网之间的连接,这样有助于保证电网安全的一致性。外部互联网用户通过认证后,可以访问智能控制器所辖范围的内部数据,并可通过智能控制中心下达指令,由家庭智能测控器执行,实现间接控制家庭智能网络中的设备的目的,但绝不允许互联网用户访问家庭智能测控器上层的电力通信网信息。

3 信息的聚合、压缩和存储

用电设备智联网中信息处理与通信网络息息相关,适时的数据聚合能够从源头上限制接入系统的信息量;恰当的数据压缩能够有效降低通信开销;合理地存储可以保证查询访问的实时性、安全性,实现数据处理的本地化。

数据的聚合处理,是减少网络数据量、避免拥塞的第一道防线,也是最有效的手段。它是指在原始数据采集的基础上,通过在网络内部做大量的数据融合,保证在网络层传输、交换的信息是从海量的、杂乱的原始数据中抽取并推导出来的对特定功能具有价值的处理后的数据。信息聚合技术的研究主要有两种方法:空间策略的信息聚合和时间策略的信息聚合。前者与网络的拓扑结构、数据传输路径存在着紧密联系,即认为地理位置比较接近的接入点其相关性较大、数据冗余度相对较高,适合在特定的范围内进行数据处理以消除冗余;时间策略的信息度聚合是由选定的中间节点合并下游节点传来数据,以消除最大冗余为目标确定合并的最优时机。

在各智能控制中心对数据压缩、深层次挖掘,是降低数据存储负担、提高电力通信实时性的第二道防线。数据压缩就是以最少的数据编码表示信源所发出的信息,减少容纳给定消息集合或数据采样集合的信号空间,其目的是减少用于传输和存储信息的时间和空间。数据压缩通常分为无损(Lossless)压缩和有损(Lossy)压缩两类,前者适合于文本数据,AMI计量数据、设备运行状态信息等,通过Huffman编码、算术编码和字典编码等技术手段实现[7];后者适用于图像、语音、视频等信号,如安防预警、小区服务、信息发布等,通过小波压缩算法、小波包压缩算法、傅里叶压缩算法等实现[8,9,10]。

数据的合理存储是保证图1所示的不同功能的数据具有不同生命周期的前提。并不是所有的信息对智联网、对电网运行都是有用的,但是所有数据的产生都有其特定意义,因此应该对其进行合理的存储。例如室内家电的运行状态数据(表1中的A类信息),它只描述智联网中最小单元的设备状态,其运行正常与否对系统不会产生太大影响,但却直接关系到用户的财产、经济利益,这类数据应该由本地家庭智能测控器存储,既不会给网络增添负担,又方便了本地查询,对于远方查询,只是依据被授权的家庭智能测控器的查询命令返回所需要的数据;负责楼宇、楼层信息传递的楼宇智能控制器也具有存储能力,存储所辖下范围的电能质量、用户的小区服务需求等信息;智能控制中心侧的数据库是专业化最强、全局性最广、安全性最高的数据存储,并且具有访问所有低级别的权限,供数据校核、远程访问、系统查询所用。

4 结论

用电设备智联网的功能实现依赖的是信息流的安全、正确、快速响应,在文(一)的基础上分析了用电设备智联网的信息需求,并提出了各项功能的信息分类及其在智联网中的存在范围。保证信息流的全域覆盖在于构建合理的通信系统和网架结构,通过分析智联网主要覆盖范围即用户住宅小区的网架特性,结合适合于电力系统的通信技术,提出了用电设备智联网的通信架构,并据此提出了信息流的处理方案和存储策略。

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